JP2024513908A - optical detector - Google Patents
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Abstract
本発明は、より大きな入射角から生じる光信号を検出する感度を向上させたオプティカルディテクタ(100)に関する。また、オプティカルディテクタ(100)は、光信号の発信方向を決定するために使用されてもよい。オプティカルディテクタ(100)は、フォトディテクタ(101)及びレンズ(103)を含む。フォトディテクタ(101)は、フォトディテクタ平面(002)に直交する中心平面(001)に位置する中心軸(102)を有する。レンズは、中心平面(001)で分けられる第1のレンズセグメント(131)及び第2のレンズセグメント(132)を有する。第1のレンズセグメント(131)は、第1の受光面(133)及び第1の光出口面(135)を含み、第1の光出口面(135)は、フォトディテクタ(101)に面している。第2のレンズセグメント(132)は、第2の受光面(134)及び第2の光出口面(136)を含み、第2の光出口面(136)は、フォトディテクタ(101)に面している。第1の受光面(133)は、非一定の曲率を有する第1の凸面を含み、第1の凸面は、第1の表面点において第1の最小曲率半径(051)を有する。第2の受光面(134)は、非一定の曲率を有する第2の凸面を含み、第2の凸面は、第2の表面点において第2の最小曲率半径(052)を有する。中心軸(102)及び第1の線(055)によって囲まれる第1の角度(053)は、0度よりも大きく、第1の線(055)は、第1の表面点において第1の凸面に垂直であり、中心軸(102)まで延びる。中心軸(102)及び第2の線(056)によって囲まれる第2の角度(054)は、0度よりも大きく、第2の線(056)は、第2の表面点において第2の凸面に垂直であり、中心軸(102)まで延びる。The present invention relates to an optical detector (100) with improved sensitivity for detecting optical signals originating from larger angles of incidence. The optical detector (100) may also be used to determine the direction of departure of an optical signal. The optical detector (100) includes a photodetector (101) and a lens (103). The photodetector (101) has a central axis (102) located in a central plane (001) perpendicular to the photodetector plane (002). The lens has a first lens segment (131) and a second lens segment (132) separated by the central plane (001). The first lens segment (131) includes a first light receiving surface (133) and a first light exit surface (135), the first light exit surface (135) facing the photodetector (101). The second lens segment (132) includes a second light receiving surface (134) and a second light exit surface (136), the second light exit surface (136) facing the photodetector (101). The first light receiving surface (133) includes a first convex surface having a non-constant curvature, the first convex surface having a first minimum radius of curvature (051) at a first surface point. The second light receiving surface (134) includes a second convex surface having a non-constant curvature, the second convex surface having a second minimum radius of curvature (052) at a second surface point. A first angle (053) enclosed by the central axis (102) and a first line (055) is greater than 0 degrees, the first line (055) is perpendicular to the first convex surface at the first surface point and extends to the central axis (102). A second angle (054) subtended by the central axis (102) and a second line (056) is greater than 0 degrees, and the second line (056) is perpendicular to the second convex surface at a second surface point and extends to the central axis (102).
Description
本発明は、広い視野角から生じる光信号をより良好に受信するように構成されるオプティカルディテクタに関する。さらに、オプティカルディテクタは、複数の方向からの到来光信号の方向をロバストに(robustly)決定するように構成される。オプティカルディテクタは、光ワイヤレス通信(optical wireless communication)に適し得るが、これに限定されるものではない。 The present invention relates to an optical detector configured to better receive optical signals originating from a wide viewing angle. Additionally, the optical detector is configured to robustly determine the direction of incoming optical signals from multiple directions. Optical detectors may be suitable for, but are not limited to, optical wireless communication.
近年、光ワイヤレス通信は、研究及び商業活動の面で急速な成長を遂げている。高速、高帯域幅、電磁干渉への耐性、及びセキュリティは、これらの活動を後押ししている魅力的な特徴である。簡潔に、これは、変調された可視、赤外、又は紫外変調光が、光信号の形態で通信信号を送信するために使用される通信分野である。このコンポーネントは、広いビームで光信号を送信するように構成され、これは、情報ネットワークに接続される、アクセスポイントと呼ばれることが多い。一般的なシナリオでは、複数のアクセスポイントが、対象エリアを可能な限りカバーするように天井に設置される。エミッタを含む各アクセスポイントは、天井照明器具に組み込まれることがある。受信側には、これらの送信された光信号を受信し、少なくとも、これらのアクセスポイントのうちの1つと1つの通信リンクを確立するように配置されるフォトディテクタを少なくとも含む光デバイス(optical device)がある。また、受信側は、天井のアクセスポイントにおける1つ以上のフォトディテクタによって受信される光信号の広いビームを発するように構成されるエミッタを含むことがある。受信側は、エンドポイントと呼ばれることが多い。アクセスポイントもエンドポイントも、本質的に、エミッタ、フォトディテクタ、及び必要な通信回路等のコンポーネントを少なくとも収容する光ワイヤレス通信デバイスである。 In recent years, optical wireless communications has experienced rapid growth in research and commercial activity. High speed, high bandwidth, immunity to electromagnetic interference, and security are attractive features driving these activities. Briefly, this is the field of communications where modulated visible, infrared, or ultraviolet light is used to transmit communication signals in the form of optical signals. This component is configured to transmit optical signals in a wide beam and is often referred to as an access point, which is connected to an information network. In a common scenario, multiple access points are installed on the ceiling to cover as much of the target area as possible. Each access point, including an emitter, may be incorporated into a ceiling light fixture. The receiving side includes an optical device including at least a photodetector arranged to receive these transmitted optical signals and establish a communication link with at least one of the access points. be. The receiving side may also include an emitter configured to emit a wide beam of optical signals that is received by one or more photodetectors at the ceiling access point. The receiving side is often called an endpoint. Both access points and endpoints are essentially optical wireless communication devices that contain at least components such as emitters, photodetectors, and necessary communication circuitry.
光ワイヤレス通信システムのエンドポイントは、結像オプティック(imaging optic)と組み合わせてフォトディテクタを用いて光信号を検出することがある。一般に、ディテクタに到達する光の量は、ディテクタ表面に対して入射角の余弦とともに(投影面積が小さくなるにつれて)減少する。さらに、エミッタが位置する平面と平行な平面内でレシーバが並進する光ワイヤレス通信の場合、距離は、より大きな入射角に対して(再び角度の余弦とともに)増大する。さらに、エミッタは、(例えば、ランバートエミッタ(Lambertian emitter)の場合、再び角度の余弦とともに)そのエミッション軸(emission axis)に対してより大きな角度でより低い強度を発することがある。すなわち、余弦は、入射角が大きくなるにつれて検出信号の強い低下をもたらす、3つの依存性を持つ。入射角が大きくなると(すなわち、アクセスポイントの位置に対するエンドポイントの並進が大きくなると)検出されるパワーと同様に検出される信号は非常に小さくなり、通信リンク速度を劇的に低下させるか、リンクの損失を引き起こすことさえある。逆に、エミッタは、高い強度で光信号を送信する可能性があり、必要とされる電力損失が大きすぎて、コンシューマアプリケーションで要求されるような小さなビルディングブロック(例えば、モバイルフォン)へ組み込むことができない。 Endpoints of optical wireless communication systems may detect optical signals using photodetectors in combination with imaging optics. Generally, the amount of light reaching the detector decreases with the cosine of the angle of incidence relative to the detector surface (as the projected area decreases). Furthermore, for optical wireless communications where the receiver is translated in a plane parallel to the plane in which the emitter is located, the distance increases (again with the cosine of the angle) for larger angles of incidence. Additionally, an emitter may emit lower intensity at larger angles to its emission axis (eg, in the case of Lambertian emitters, again with the cosine of the angle). That is, the cosine has three dependencies that result in a strong drop in the detection signal as the angle of incidence increases. As the angle of incidence increases (i.e., as the translation of the endpoint with respect to the access point position increases), the detected signal as well as the detected power becomes much smaller, dramatically reducing the communication link speed or link It can even cause losses. Conversely, emitters can transmit optical signals at high intensities and the required power losses are too large to be incorporated into small building blocks (e.g., mobile phones) as required in consumer applications. I can't.
フォトディテクタは、到来光信号の方向を決定するための複数のディテクタセグメントを含むことがある。複数のフォトディテクタセグメントを有する結像オプティックを使用しても、アクセスポイントのエミッタは非常に小さいため、正確な方向情報を提供せず、結果的に、到来光信号の多くの異なる方向に対してほとんど同じディテクタ信号をもたらす。光信号がどのフォトディテクタセグメントで受信されたかを知ることはできても、光信号がどこから生じているかを正確に知ることはできない。また、上記の理由から、光信号が広い視野角から生じている場合、十分な角度弁別(angular discrimination)を実現することは難しくなる。 A photodetector may include multiple detector segments for determining the direction of an incoming optical signal. Even with the use of imaging optics with multiple photodetector segments, the access point emitter is so small that it does not provide accurate directional information and, as a result, provides little direction information for many different directions of the incoming optical signal. yielding the same detector signal. Although it is possible to know in which photodetector segment an optical signal was received, it is not possible to know exactly where the optical signal originates. Also, for the reasons mentioned above, it becomes difficult to achieve sufficient angular discrimination when the optical signal originates from a wide viewing angle.
それゆえ、フォトディテクタの感度を本質的に向上させるためにより大きな入射角又は視野角において光学要素のゲインを増加させることが望ましい。 It is therefore desirable to increase the gain of the optical element at larger angles of incidence or viewing angles to substantially improve the sensitivity of the photodetector.
本発明の目的は、より大きな入射角に対して向上した感度を有するオプティカルディテクタを提供することである。それゆえ、オプティカルディテクタは、より大きな入射角度から入射する光信号をより良好に検出することができる。また、オプティカルディテクタは、到来光信号のおおよその(approximate)方向をロバストに決定するように構成される。さらに、オプティカルディテクタは、光信号を検出及びオプティカルディテクタに対するアクセスポイント又はエンドポイントの方向を決定し、特定の方向に狭ビーム光信号を送信することをさらに支援する、光ワイヤレス通信デバイス(optical wireless communication device)の一部であってもよい。 It is an object of the invention to provide an optical detector with improved sensitivity for larger angles of incidence. Therefore, the optical detector is better able to detect optical signals incident from larger angles of incidence. The optical detector is also configured to robustly determine the approximate direction of the incoming optical signal. Additionally, the optical detector is an optical wireless communication device that detects the optical signal and determines the orientation of the access point or endpoint relative to the optical detector, further assisting in transmitting the narrow beam optical signal in a particular direction. device).
第1の態様によれば、この及び他の目的は、複数の方向からの到来光信号(incoming optical signal)を受信するためのオプティカルディテクタ(optical detector)によって達成される。オプティカルディテクタは、フォトディテクタ(photodetector)及びレンズを含む。フォトディテクタは、フォトディテクタ平面(photodetector plane)に直交する中心平面(center plane)に位置する中心軸を有する。レンズは、中心平面で分けられる(separated by)第1のレンズセグメント及び第2のレンズセグメントを有する。第1のレンズセグメントは、第1の受光面(light receiving surface)及び第1の光出口面(light exit surface)を含み、第1の光出口面は、フォトディテクタに面している。第2のレンズセグメントは、第2の受光面及び第2の光出口面を含み、第2の光出口面は、フォトディテクタに面している。第1の受光面は、非一定の曲率を有する第1の凸面(convex surface)を含み、第1の凸面は、第1の表面点(surface point)において第1の最小曲率半径を有する。第2の受光面は、非一定の曲率を有する第2の凸面を含み、第2の凸面は、第2の表面点において第2の最小曲率半径を有する。中心軸及び第1の線(line)によって囲まれる第1の角度は、0度よりも大きく、第1の線は、第1の表面点において第1の凸面に垂直であり、中心軸まで延びる。中心軸及び第2の線によって囲まれる第2の角度は、0度よりも大きく、第2の線は、第2の表面点において第2の凸面に垂直であり、中心軸まで延びる。 According to a first aspect, this and other objects are achieved by an optical detector for receiving incoming optical signals from multiple directions. The optical detector includes a photodetector and a lens. The photodetector has a central axis located in a center plane perpendicular to the photodetector plane. The lens has a first lens segment and a second lens segment separated by a central plane. The first lens segment includes a first light receiving surface and a first light exit surface, the first light exit surface facing the photodetector. The second lens segment includes a second light receiving surface and a second light exit surface, the second light exit surface facing the photodetector. The first receiving surface includes a first convex surface having a non-constant curvature, the first convex surface having a first minimum radius of curvature at a first surface point. The second light-receiving surface includes a second convex surface having a non-constant curvature, the second convex surface having a second minimum radius of curvature at the second surface point. a first angle subtended by the central axis and a first line is greater than 0 degrees, the first line being perpendicular to the first convex surface at the first surface point and extending to the central axis; . A second angle subtended by the central axis and the second line is greater than 0 degrees, the second line being perpendicular to the second convex surface at the second surface point and extending to the central axis.
凸面は、透過媒体(transmission medium)がより高い屈折率を有する限り、衝突光信号(impinging optical signal)の集中(concentration)を可能にする。それゆえ、凸面を法線方向に対して斜め方向に向ける(orient)ことにより(法線方向はレンズの中心軸と一致する)、ある斜め方向からの集光(concentration of light)を高めることができる。 The convex surface allows concentration of the impinging optical signal as long as the transmission medium has a higher refractive index. Therefore, by orienting the convex surface obliquely to the normal direction (the normal direction coincides with the central axis of the lens), it is possible to increase the concentration of light from a certain oblique direction. can.
凸面は、1つ以上の曲率半径を有してもよい。斯かるカーブについて、ある点における曲率半径は、当該点におけるカーブを最もよく近似する円弧の半径に等しい。最小曲率半径は、グローバル又はローカル最小曲率半径(global or local minimum radius of curvature)を示すことができる。第1の角度又は第2の角度は、凸面のこの最高曲率点の向き(orientation)を示す。衝突方向が第1の線又は第2の線と一致する、凸面の第1の表面点又は第2の表面点の周りに衝突する光信号は、より低い曲率を有する凸面の他の部分と比較して、より大きな集中を経験する。それゆえ、オプティカルディテクタは、第1の線又は第2の線とある程度アラインする方向を有する光信号に対する感度を向上させることができる。 A convex surface may have one or more radii of curvature. For such a curve, the radius of curvature at a point is equal to the radius of the arc that best approximates the curve at that point. The minimum radius of curvature may refer to a global or local minimum radius of curvature. The first or second angle indicates the orientation of this point of highest curvature of the convex surface. A light signal impinging around a first surface point or a second surface point of the convex surface, whose impingement direction coincides with the first line or the second line, is compared to other parts of the convex surface having a lower curvature. and experience greater concentration. Therefore, the optical detector can have improved sensitivity to optical signals having a direction that is aligned to some extent with the first line or the second line.
レンズは、レンズ視野(lens field of view)を有してもよい。第1及び第2のレンズセグメントは、セグメント化(segmented)視野を有してもよい。セグメント化視野は レンズ視野のサブセットであってもよい。セグメント化視野は実質的に異なってもよいが、中心軸の周りにオーバーラップする視野領域を有してもよい。視野間のオーバーラップの程度を変える一つのやり方は、レンズセグメントの受光面を修正することによってもよい。 The lens may have a lens field of view. The first and second lens segments may have segmented fields of view. The segmented field may be a subset of the lens field. The segmented fields of view may be substantially different, but may have viewing areas that overlap about a central axis. One way to vary the degree of overlap between fields of view may be by modifying the light receiving surface of the lens segment.
第1の角度及び第2の角度は、5度~45度の範囲で同じ値を有してもよい。 The first angle and the second angle may have the same value in the range of 5 degrees to 45 degrees.
第1のレンズセグメント及び第2のレンズセグメントは鏡面対称であってもよく、また、中心軸に対して回転対称であってもよい。 The first lens segment and the second lens segment may be mirror symmetrical or rotationally symmetrical about the central axis.
凸面及びその向きの可能な選択は、かなり広い。選択は、アプリケーションによって必要とされる全視野(FoV)、及び他の入射角についてどの程度低い集光が許容されるか(ある入射角についての増加は、他の入射角における低下を意味する)に依存してもよい。 The possible choices of convexities and their orientation are quite wide. The choice is the full field of view (FoV) required by the application, and how low the concentration can be tolerated for other angles of incidence (an increase for one angle of incidence means a decrease at other angles of incidence). may depend on.
光ワイヤレス通信の場合、第1の角度及び第2の角度を5度から45度くらいにするのが好ましくあり得る。 For optical wireless communications, it may be preferable for the first angle and the second angle to be on the order of 5 degrees to 45 degrees.
第1の受光面及び第2の受光面は、実質的に平坦又は凹状であってもよい、中心平面に隣接する部分を有する。 The first light receiving surface and the second light receiving surface have portions adjacent to the central plane, which may be substantially flat or concave.
中心軸と一致する方向から生じる光信号は、光信号が最短距離からの発信(origination)である可能性が高いことを意味し得る。それゆえ、光信号の強度は、他の位置から生じる光信号に比べてかなり強くなる。それゆえ、凹面又は平坦面を選択することにより、中心軸と一致する方向から生じる光信号に対するゲイン又は集光を低減する犠牲が払われてもよい。 An optical signal originating from a direction that coincides with the central axis may mean that the optical signal is likely to originate from the shortest distance. Therefore, the strength of the optical signal will be much stronger compared to optical signals originating from other locations. Therefore, by choosing a concave or flat surface, a sacrifice may be made to reduce the gain or concentration for optical signals originating from directions coincident with the central axis.
第1の受光面及び第2の受光面は、フォトディテクタ平面に向かってカーブする、中心平面に隣接する部分を有してもよい。 The first light-receiving surface and the second light-receiving surface may have a portion adjacent to the central plane that curves toward the photodetector plane.
第1の受光面及び第2の受光面は、第1の受光面及び第2の受光面の部分の接線が中心平面及びフォトディテクタ平面と交差するように延ばされることができるように構成されてもよい中心平面に隣接する当該部分を有する。 The first light receiving surface and the second light receiving surface have portions adjacent to the central plane that may be configured such that tangents to the portions of the first light receiving surface and the second light receiving surface can be extended to intersect the central plane and the photodetector plane.
この構成は、中心軸と一致する方向から生じる光信号に対するゲイン又は集光のより強い低下をもたらし得る。それゆえ、この構成は、このような条件が些細ではない場合に選択されてもよい。しかしながら、このような軸上(中心軸)検出に対するより強い低下は、(中心軸から離れる)軸外検出に対するゲイン又は集中のより強い増加を可能にし得る。 This configuration may result in stronger reductions in gain or collection for optical signals originating from directions coincident with the central axis. Therefore, this configuration may be selected if such conditions are non-trivial. However, such a stronger reduction for on-axis (center axis) detection may allow a stronger increase in gain or concentration for off-axis detection (away from the center axis).
レンズは、フォトディテクタのエッジの周りにレンズエッジ面(lens edge surface)を有してもよい。レンズエッジ面は、部分的な被覆を有してもよい。レンズエッジ面は、フォトディテクタ平面に直交することができる。部分的な被覆は、吸収性又は反射性であることができる外側部分及び反射性であることができる内側部分を有する。内側部分の反射性の性質は、レンズによってフォトディテクタ平面に集束されることができない高入射角からの到来光の折り返し(folding)を可能にする。部分的な被覆は、レンズエッジ面上に構成されるメタルシート又は反射コーティングによって達成されてもよい。 The lens may have a lens edge surface around the edge of the photodetector. The lens edge surface may have a partial coating. The lens edge surface may be orthogonal to the photodetector plane. The partial coating has an outer portion that may be absorptive or reflective and an inner portion that may be reflective. The reflective nature of the inner portion allows folding of incoming light from high incidence angles that cannot be focused by the lens to the photodetector plane. The partial coating may be achieved by a metal sheet or a reflective coating configured on the lens edge surface.
代替的に、レンズエッジ面は、いかなる形態の被覆も有さなくてもよい。 Alternatively, the lens edge surface may be free of any form of coating.
また、レンズエッジ面は、フォトディテクタ平面に直交しなくてもよい。 Furthermore, the lens edge surface does not have to be orthogonal to the photodetector plane.
フォトディテクタは、中心軸の周りに構成される第1のフォトディテクタセグメント及び第2のフォトディテクタセグメントを含んでもよい。 The photodetector may include a first photodetector segment and a second photodetector segment configured about a central axis.
上記のレンズは、セグメント化フォトディテクタ(segmented photodetector)と組み合わせて、オプティカルディテクタの方向検出ケイパビリティ(direction detection capability)を可能にしてもよい。 The above lens may be combined with a segmented photodetector to enable the direction detection capability of the optical detector.
フォトディテクタは、PN若しくはPiNフォトダイオード(PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)、フォトトランジスタ、シリコンフォトマルチプライヤ(SiPM)又はマルチピクセルフォトンカウンター(MPPC)、シングルフォトンアバランシェディテクタ(SPAD)等であることができ、SiPM/MPPC及びSPADだけでなく、他のディテクタも、複数のセグメントを含んでもよい。フォトディテクタセグメントは、同心状に配置されてもよく、六角形に詰められ(packed)てもよい。また、フォトディテクタセグメントは、直線状に配置されてもよい。 The photodetector can be a PN or PiN photodiode (PD), an avalanche photodiode (APD), a phototransistor, a silicon photomultiplier (SiPM) or a multi-pixel photon counter (MPPC), a single photon avalanche detector (SPAD), etc. However, SiPM/MPPC and SPAD as well as other detectors may include multiple segments. The photodetector segments may be arranged concentrically or hexagonally packed. The photodetector segments may also be arranged in a straight line.
第1の光出口面は、第1のフォトディテクタセグメントと光学的に接触してもよく、第2の光出口面は、第2のフォトディテクタセグメントと光学的に接触してもよい。 The first light exit surface may be in optical contact with the first photodetector segment and the second light exit surface may be in optical contact with the second photodetector segment.
この場合、「光学的に接触する(in optical contact)」は、光学的に接触する2つの部品間の光伝送(optical transmission)を可能にすることと解釈されてもよい。 In this case, "in optical contact" may be interpreted as allowing optical transmission between two parts that are in optical contact.
レンズ及びフォトディテクタが空気によって隔てられる場合、空気は、カップリング媒体(coupling medium)として考えられてもよい。しかしながら、フォトディテクタに面するレンズの界面でのフレネル反射が多くなると、光の損失が大きくなる可能性がある。ゆえに、空気よりも高い屈折率を有する媒体が好ましい。そうでなければ、フォトディテクタ及びレンズは、光の損失を防ぐか、少なくとも最小限に抑えるために、反射防止コーティングを有してもよい。 If the lens and photodetector are separated by air, air may be considered a coupling medium. However, more Fresnel reflections at the interface of the lens facing the photodetector can result in greater light loss. Therefore, a medium with a higher refractive index than air is preferred. Otherwise, the photodetector and lens may have an anti-reflection coating to prevent or at least minimize light loss.
光学的接触は、薄いオプティカルボンディング層(optical bonding layer)、弱いファンデルワールス相互作用による接着、又は例えば成形(molding)若しくは鋳造(casting)によって実現される直接相互接続(direct interconnect)であることができる。フォトディテクタがカップリング材料によってレンズと接触する場合、レンズ及びフォトディテクタの屈折率の間の屈折率を有するカップリング材料を有することが有益であり得、好ましくは、レンズ及び/又はカップリング材料の屈折率は、フォトディテクタの屈折率に相対的に近く選択される。 The optical contact can be a thin optical bonding layer, weak van der Waals interaction adhesion, or a direct interconnect realized, for example, by molding or casting. can. If the photodetector is in contact with the lens by means of a coupling material, it may be advantageous to have the coupling material with a refractive index between the refractive index of the lens and the photodetector, preferably the refractive index of the lens and/or the coupling material. is chosen relatively close to the refractive index of the photodetector.
第1及び第2のレンズセグメントは、中心軸の周りの光アイソレータ(optical isolator)によって互いに少なくとも部分的に光学的にアイソレートされてもよい。 The first and second lens segments may be at least partially optically isolated from each other by an optical isolator about the central axis.
「少なくとも部分的に光学的にアイソレートされる(at least partially optically isolated)」は、第1及び第2のレンズセグメントが2つの別個のセグメントであり、セグメント間のセパレーション(separation)への光衝突が完全反射又は部分的透過をもたらしてもよいこととして解釈されてもよい。完全反射及び部分的透過間のこの程度は、入射角に対して主観的であってもよい。 "At least partially optically isolated" means that the first and second lens segments are two separate segments and that no light impinges on the separation between the segments. may be interpreted as leading to full reflection or partial transmission. This degree between full reflection and partial transmission may be subjective to the angle of incidence.
光アイソレータは、第1のレンズセグメント及び第2のレンズセグメントの間のエアギャップであってもよい。 The optical isolator may be an air gap between the first lens segment and the second lens segment.
エアギャップは、中心平面の周りに対称的に配置されてもよい。比較的高い入射角において、到来光信号は、関連するフォトディテクタセグメントに完全に集中されない可能性があり、それゆえ、エアギャップに到達する可能性がある。エアギャップは、近隣のフォトディテクタセグメント上の光信号の少なくとも部分的な透過を可能にし、クロストークを促進するように設計されてもよい。さらに、エアギャップは、受光レンズセグメントに関連する(複数の)フォトディテクタセグメントへ実質的な光信号を反射し、これにより、この検出に使用される単位センサ面積当たりの信号強度を高めるように設計されてもよい。このクロストーク挙動は通信に極端に望ましくないが、クロストーク挙動は、到来光信号の発信方向(originating direction)のロバストな決定に利用されることができる。また、レンズセグメントが反射材料によって互いに完全に光学的にアイソレートされる場合、精度は低いが、到来光信号の発信方向の決定は可能であり得る。 The air gaps may be arranged symmetrically about a central plane. At relatively high angles of incidence, the incoming optical signal may not be completely focused on the associated photodetector segment and therefore may reach the air gap. The air gap may be designed to allow at least partial transmission of optical signals on neighboring photodetector segments and promote crosstalk. Additionally, the air gap is designed to reflect a substantial optical signal to the photodetector segment(s) associated with the receiving lens segment, thereby increasing the signal strength per unit sensor area used for this detection. It's okay. Although this crosstalk behavior is extremely undesirable for communications, it can be exploited for robust determination of the originating direction of an incoming optical signal. Also, if the lens segments are completely optically isolated from each other by reflective material, determination of the direction of origin of the incoming optical signal may be possible, albeit with less precision.
オプティカルディテクタが光信号を検出及び復調するものとして使用されることが望まれる場合、光アイソレータ又はエアギャップは、限定されたクロストークにつながる限定された光透過率を有するように設計されてもよい。例えば、入射角に依存して、光アイソレータ又はエアギャップを通る光透過は、光アイソレータ又はエアギャップに衝突する光の10%を超えないようにしてもよい。より好ましくは、光アイソレータ又はエアギャップに衝突する光の5%が透過されることを可能にしてもよい。 If it is desired that the optical detector be used to detect and demodulate optical signals, the optical isolator or air gap may be designed to have limited optical transmission leading to limited crosstalk. . For example, depending on the angle of incidence, light transmission through an optical isolator or air gap may be no more than 10% of the light impinging on the optical isolator or air gap. More preferably, 5% of the light striking the optical isolator or air gap may be allowed to be transmitted.
エアギャップは、10~100マイクロメートルの範囲であってもよい幅を有する。 The air gap has a width that may range from 10 to 100 micrometers.
第1のレンズセグメント及び第2のレンズセグメントは、中心軸の周りに位置付けられ、互いに向かい合うエッジ面を実質的に有し、エッジ面は、少なくとも部分的に透過性の材料(at least partially transmissive material)を含んでもよい。 The first lens segment and the second lens segment are positioned about a central axis and have substantially opposing edge surfaces, the edge surfaces being at least partially transmissive material. ) may be included.
エアギャップ及び少なくとも部分的に透過性の材料は一緒に光アイソレータを表してもよい。コーティング又はフィルムの形態の少なくとも部分的に透過性の材料は、反射特性を有するが、好ましくは散乱特性を有さない薄い金属フィルム又は誘電体フィルム(例えば、SiO2、SiNx、TiO2、及びAl2O3)のいずれか又は組み合わせであってもよい。 The air gap and the at least partially transparent material may together represent an optical isolator. The at least partially transparent material in the form of a coating or film may be a thin metal or dielectric film (e.g. SiO2 , SiNx, TiO2 , and Al) having reflective properties but preferably no scattering properties. 2 O 3 ) or a combination thereof.
第1及び第2のレンズセグメントは、近隣のエッジ面が少なくとも部分的に透過性の材料で覆われた状態で別々に製造され、レンズの上述の構成を有するようにアセンブリされてもよい。 The first and second lens segments may be manufactured separately, with adjacent edge surfaces at least partially covered with a transparent material, and assembled to have the above-described configuration of the lens.
光アイソレータは、第1及び第2のレンズセグメント間に位置する部分的に透過性の材料であってもよい。 The optical isolator may be a partially transparent material located between the first and second lens segments.
少なくとも部分的に透過性の材料は、完全反射性又は部分的透過性であるように選択されてもよい。 The at least partially transparent material may be selected to be fully reflective or partially transparent.
レンズは、ある数のレンズセグメントを有してもよく、フォトディテクタは、レンズセグメントの数と同じ又は整数倍の数のフォトディテクタセグメントを有してもよい。 The lens may have a number of lens segments, and the photodetector may have a number of photodetector segments equal to or an integer multiple of the number of lens segments.
レンズセグメントあたりのフォトディテクタセグメントの数が多いほど、到来光信号の方向の正確な決定に有益であり得る。 A higher number of photodetector segments per lens segment may be beneficial for accurate determination of the direction of the incoming optical signal.
本発明の第2の態様によれば、光ワイヤレス通信デバイス(optical wireless communication device)が提供される。光ワイヤレス通信デバイスは、上述したオプティカルディテクタ及び信号プロセッサを含む。信号プロセッサは、第1のフォトディテクタセグメント及び第2のフォトディテクタセグメントによって生成される複数のディテクタ信号を受信するように構成される。光ワイヤレス通信デバイスはさらに、復調デバイスを含む。信号プロセッサは、複数のディテクタ信号のうちの少なくとも1つを選択するように構成され、復調デバイスは、データを抽出するために複数のディテクタ信号のうちの少なくとも1つを復調するように構成される。 According to a second aspect of the invention, an optical wireless communication device is provided. The optical wireless communication device includes the optical detector and signal processor described above. The signal processor is configured to receive a plurality of detector signals generated by the first photodetector segment and the second photodetector segment. The optical wireless communication device further includes a demodulation device. The signal processor is configured to select at least one of the plurality of detector signals, and the demodulation device is configured to demodulate at least one of the plurality of detector signals to extract data. .
信号プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は1つ以上のコンパレータであってもよい。 The signal processor may be a microprocessor, microcontroller, or one or more comparators.
ディテクタ信号は、フォトディテクタセグメントによって測定された検出信号の定量化されたパワー又は振幅であることができる。 The detector signal can be the quantified power or amplitude of the detection signal measured by the photodetector segment.
通信目的のために、高周波変調が使用される。変調は、一般に、オンオフキーイング(OOK:on-off keying)、ノンリターントゥゼロオンオフキーイング(NRZ-OOK:non-return-to-zero on-off keying)等、振幅変調の形態、又はPAM-3若しくはPAM-4等のXレベルパルス振幅変調(PAM-X:X-level pulse amplitude modulation)の形態であってもよい。代替的に、周波数変調の形態が使用されてもよく、光直交周波数分割多重(OOFDM:optical orthogonal frequency division multiplexing)等、変調技術のさらなる組み合わせが使用されてもよい。ここで使用されるすべての変調技術に共通するのは、実際のデータを送信するために、典型的には、比較的高い周波数、例えば、1MHz以上で光ビームを変調することである。それゆえ、ハイパスフィルタが、信号プロセッサによって受信される前にディテクタ信号をフィルタリングするために使用されてもよい。ハイパスフィルタは、1MHz以上の信号を通過させてもよい。ディテクタ信号からデータ又は情報を抽出するには、復調が必要とされる。 For communication purposes, high frequency modulation is used. The modulation may generally be in the form of amplitude modulation, such as on-off keying (OOK), non-return-to-zero on-off keying (NRZ-OOK), or in the form of X-level pulse amplitude modulation (PAM-X), such as PAM-3 or PAM-4. Alternatively, a form of frequency modulation may be used, or further combinations of modulation techniques may be used, such as optical orthogonal frequency division multiplexing (OOFDM). Common to all modulation techniques used here is the modulation of the light beam, typically at a relatively high frequency, for example 1 MHz or higher, to transmit the actual data. Therefore, a high pass filter may be used to filter the detector signal before it is received by the signal processor. The high pass filter may pass signals at 1 MHz or higher. To extract the data or information from the detector signal, demodulation is required.
信号プロセッサは、ディテクタ信号から、復調及びデータ又は情報を抽出するためにどの信号が使用されてもよいかを決定してもよい。それゆえ、信号プロセッサは、復調デバイスによる復調のためにいずれか一方又は両方のディテクタ信号を選択してもよい。光ワイヤレス通信デバイスは、マルチインプットシングルアウトプット(MISO:multiple input single output)システムをサポートしてもよい。 A signal processor may determine which signals may be used for demodulating and extracting data or information from the detector signal. Therefore, the signal processor may select either or both detector signals for demodulation by the demodulation device. Optical wireless communication devices may support multiple input single output (MISO) systems.
光ワイヤレス通信デバイスはさらに、光信号エミッタ及びコントローラを含んでもよい。光信号エミッタは、調整可能(tunable)であるエミッション方向(emission direction)に送信光信号を発するように構成されてもよく、コントローラは、光信号エミッタを制御するように構成されてもよい。信号プロセッサは、複数のディテクタ信号の比較によって到来光信号の方向を決定するように構成されてもよく、信号プロセッサは、到来光信号の方向に基づいて光信号エミッタのエミッション方向を調整するためにコントローラに通信可能に接続されてもよい。 The optical wireless communication device may further include an optical signal emitter and a controller. The optical signal emitter may be configured to emit a transmitted optical signal in an emission direction that is tunable, and the controller may be configured to control the optical signal emitter. The signal processor may be configured to determine the direction of the incoming optical signal by comparing the plurality of detector signals, and the signal processor may be configured to adjust the emission direction of the optical signal emitter based on the direction of the incoming optical signal. The controller may be communicatively connected to the controller.
オプティカルディテクタは、光ワイヤレス通信デバイスにおいて、1)軸外ゲイン(off-axis gain)を高めた光信号を検出する、及び、2)到来光信号の方向を決定する、
という2つの役割を持って使用されてもよい。
Optical detectors serve the following functions in optical wireless communication devices: 1) detect optical signals with enhanced off-axis gain; and 2) determine the direction of an incoming optical signal.
It may be used in two roles.
代替的に、光ワイヤレス通信デバイスは、調整可能であるエミッション方向に送信光信号を発するように構成されてもよい光信号エミッタと、光信号エミッタを制御するように構成されるコントローラと、光学要素及びセグメント化ディテクタを含む方向センサ(direction sensor)とを含んでもよい。信号プロセッサは、セグメント化フォトディテクタによって生成される複数のセンサ信号を比較することにより到来光信号の方向を決定するように構成されてもよい。信号プロセッサは、到来光信号の方向に基づいて光信号エミッタのエミッション方向を調整するためにコントローラに通信可能に接続されてもよい。 Alternatively, the optical wireless communications device may include an optical signal emitter that may be configured to emit a transmitted optical signal with an emission direction that is adjustable, a controller configured to control the optical signal emitter, and a direction sensor including an optical element and a segmented detector. The signal processor may be configured to determine the direction of the incoming optical signal by comparing a plurality of sensor signals generated by the segmented photodetector. The signal processor may be communicatively connected to the controller to adjust the emission direction of the optical signal emitter based on the direction of the incoming optical signal.
この場合、オプティカルディテクタは、軸外ゲインを高めた光信号を検出する単一の役割を有する。一方、到来光信号の方向は、方向センサで決定される。方向センサは、光学要素及びセグメント化フォトディテクタを含む安価な光学センサであってもよい。光学要素は、結像型又は非結像型であることができる。 In this case, the optical detector has the single role of detecting the optical signal with enhanced off-axis gain. On the other hand, the direction of the incoming optical signal is determined by a direction sensor. The direction sensor may be an inexpensive optical sensor that includes an optical element and a segmented photodetector. Optical elements can be imaging or non-imaging.
入射ビーム又は光の方向を決定するために、ローパスフィルタが、ディテクタ信号をフィルタリングするために使用されてもよい。光ワイヤレス通信信号が例えば100MHzまで変調される場合、方向検出は、1MHz、ましては100kHzにおいてローパスフィルタリングされる信号で行われてもよい。近(near)直流(DC)信号もフィルタリングアウトされる必要があり得るので、方向検出のために、代替的に、1kHz~100kHzのバンドパスフィルタが使用されてもよい。 A low pass filter may be used to filter the detector signal to determine the direction of the incident beam or light. If the optical wireless communication signal is modulated to, for example, 100 MHz, direction detection may be performed with the signal low-pass filtered at 1 MHz, or even 100 kHz. Alternatively, a 1 kHz to 100 kHz bandpass filter may be used for direction detection, as near direct current (DC) signals may also need to be filtered out.
ローパスフィルタリングされた信号によってフィルタリングされたディテクタ信号は、信号プロセッサによって受信されてもよく、信号プロセッサは、ディテクタ信号のフラクションを決定するように構成されてもよい。フラクション(fraction)の一例は、フォトディテクタセグメントによって検出されたディテクタ信号の大きさを、すべてのフォトディテクタセグメントからのディテクタ信号の大きさの合計で割ったものであることができる。ディテクタ信号のフラクションを比較することにより、到来光信号の方向が決定されることができる。 A detector signal filtered by the low-pass filtered signal may be received by a signal processor, and the signal processor may be configured to determine a fraction of the detector signal. An example of a fraction can be the magnitude of the detector signal detected by a photodetector segment divided by the sum of the magnitudes of the detector signals from all photodetector segments. By comparing the fractions of the detector signals, the direction of the incoming optical signal can be determined.
ディテクタ信号の低周波数応答の最大フラクション(maximum fraction)が、どのフォトディテクタセグメントから通信信号が抽出されるべきかを決定するために使用されてもよく、斯くして、通信信号増幅のための単一のトランスインピーダンスアンプ(TIA:trans-impedance amplifier)のみが使用されてもよい。 The maximum fraction of the low frequency response of the detector signal may be used to determine from which photodetector segment the communication signal should be extracted, thus providing a single Only one trans-impedance amplifier (TIA) may be used.
代替的に、異なるフォトディテクタセグメントからハイパスフィルタを通過した光通信信号が、入射ビームの方向を決定するために使用されることもできるが、これは、高周波増幅特性を有する複数のトランスインピーダンスアンプを必要とする。 Alternatively, high-pass filtered optical communication signals from different photodetector segments can be used to determine the direction of the incident beam, but this requires multiple transimpedance amplifiers with high frequency amplification characteristics. shall be.
(複数の)アクセスポイント又は(複数の)エンドポイントの相対的な向きのみを決定するために、フォトディテクタの帯域幅は、いっそう高い感度を可能にするために到来光信号の帯域幅の10%以下であることができる。好ましくは、方向センサにおけるフォトディテクタの3dB周波数帯域幅は、高変調周波数で到来光信号を検出するために使用される信号センサにおけるフォトディテクタのものの10%未満であることができる。<1%、さらには<0.1%等、さらに低くてもよい。 To determine only the relative orientation of the access point(s) or endpoint(s), the bandwidth of the photodetector is less than 10% of the bandwidth of the incoming optical signal to enable even higher sensitivity. can be. Preferably, the 3 dB frequency bandwidth of the photodetector in the direction sensor can be less than 10% of that of the photodetector in the signal sensor used to detect incoming optical signals at high modulation frequencies. It may be even lower, such as <1% or even <0.1%.
光信号エミッタの好適な例としては、LED、スーパールミネッセント発光ダイオード(SLED:superluminescent light-emitting diode)、エッジ発光レーザダイオード(ELD:edge-emitting laser diode)、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL:vertical-cavity surface-emitting laser)を挙げることができ、単一のエミッタ又は複数のエミッタ(又は発光セグメント)のいずれかであることができる。 Suitable examples of optical signal emitters include LEDs, superluminescent light-emitting diodes (SLEDs), edge-emitting laser diodes (ELDs), and vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs). vertical-cavity surface-emitting lasers) and can have either a single emitter or multiple emitters (or emitting segments).
光信号エミッタは、エミッタ視野内で調整可能であるエミッション方向に光信号を発するように構成されてもよい。送信光信号のビームは、狭ビームを有することが好ましくあり得る。ターゲットとするレシーバのロケーションへの指向性及び狭放射(directional and narrow emission of radiation)の使用は、ビーム形状内の強度をかなり増加させることを可能にし得る。それゆえ、データ速度の増加とともにエネルギ散逸の低減が期待されることができる。さらに、熱散逸が少なくなるため小さな体積(volume)が使用されることができ、発せられる必要がある総光パワーが小さくなるため目の安全性も向上され得る。 The optical signal emitter may be configured to emit an optical signal in an emission direction that is adjustable within the emitter field of view. The beam of transmitted optical signals may preferably have a narrow beam. The use of directional and narrow emission of radiation to the targeted receiver location may allow the intensity within the beam shape to be increased considerably. Therefore, a reduction in energy dissipation can be expected with an increase in data rate. Furthermore, a smaller volume can be used because there is less heat dissipation, and eye safety can also be improved because the total optical power that needs to be emitted is lower.
光信号エミッタは、レンズ視野の60%未満、好ましくは30%未満、最も好ましくは15%未満に範囲が定められる立体角で発するように構成されてもよい。 The optical signal emitter may be configured to emit at a solid angle subtended by less than 60%, preferably less than 30%, and most preferably less than 15% of the lens field of view.
コントローラは、光信号エミッタを制御するように構成されてもよい。光信号エミッタの制御には、エミッション方向の調整、及び基本エミッタ特性の制御(例えば、強度、変調周波数、及び波長調整)が含まれてもよい。 The controller may be configured to control the optical signal emitter. Control of the optical signal emitter may include adjustment of the emission direction and control of basic emitter characteristics (eg, intensity, modulation frequency, and wavelength adjustment).
また、コントローラは、ネットワーク又はエンドポイントデバイスからそれぞれダウンリンク信号又はアップリンク信号を受信し、これを光ワイヤレス通信に適合するように変換することを担ってもよい。 The controller may also be responsible for receiving downlink or uplink signals from the network or endpoint devices, respectively, and converting them to be compatible with optical wireless communications.
ここで上述したすべての構成のオプティカルディテクタは、光ワイヤレス通信システムからのエンドポイント又はアクセスポイントデバイスでの使用に適し得ることを理解されたい。オプティカルディテクタの目的は、光信号を検出することのみであってもよく、及び/又は、ソース若しくはアクセスポインロケーションを決定することであってもよい。 It should be understood that the optical detectors of all configurations described herein above may be suitable for use in an endpoint or access point device from an optical wireless communications system. The purpose of the optical detector may be solely to detect the optical signal and/or to determine the source or access point location.
到来光信号から信号プロセッサによってアクセスポイントの方向が決定されると、信号プロセッサは、アクセスポイント又はエンドポイントとの通信を確立するためにエミッション方向を調整するためにコントローラと通信してもよい。 Once the direction of the access point is determined by the signal processor from the incoming optical signal, the signal processor may communicate with the controller to adjust the emission direction to establish communication with the access point or endpoint.
光信号エミッタは、独立に調整可能である複数のエミッション方向に複数の送信光信号を発するように構成されてもよい。 The optical signal emitter may be configured to emit multiple transmitted optical signals in multiple emission directions that are independently adjustable.
この構成を用いて、光ワイヤレス通信デバイスは、マルチインプットマルチアウトプット(MIMO:multiple input multiple output)システムで動作してもよい。 With this configuration, the optical wireless communication device may operate in a multiple input multiple output (MIMO) system.
光ワイヤレス通信デバイスは、モバイルエンドポイントデバイスの一部であってもよい。この場合、光ワイヤレス通信デバイス(例えば、ドングル又はモバイルフォン)からのデータ転送は、デジタル通信インターフェースデバイスを介して達成されてもよい。光ワイヤレス通信デバイスは、ワイヤ、又は銅若しくは金の相互接続によってデジタル通信インターフェースデバイスに通信可能に接続されてもよい。デジタル通信インターフェースデバイスは、ユニバーサルシリアルバス(USB:Universal Serial Bus)インターフェース、Bluetooth(登録商標)インターフェース、又はEthernet(登録商標)インターフェースであることができる。モバイル光通信デバイスは、デジタル通信インターフェースデバイスを介してユーザーデバイスに通信可能に接続されてもよい。 The optical wireless communication device may be part of a mobile endpoint device. In this case, data transfer from the optical wireless communication device (e.g., a dongle or a mobile phone) may be accomplished via a digital communication interface device. The optical wireless communication device may be communicatively connected to the digital communication interface device by wires, or copper or gold interconnects. The digital communication interface device may be a Universal Serial Bus (USB) interface, a Bluetooth interface, or an Ethernet interface. The mobile optical communication device may be communicatively connected to a user device via the digital communication interface device.
本発明は、特許請求の範囲に列挙されている特徴のすべての可能な組み合わせに関する。本発明の概念の他の目的、特徴、及び、利点は、以下の詳細な開示から、添付の特許請求の範囲から、及び、図面から明らかになる。ある態様に関連して述べられる特徴は、他の態様にも組み込まれることができ、該特徴の利点は、該特徴が組み込まれるすべての態様に適用可能である。 The present invention relates to all possible combinations of the features recited in the claims. Other objects, features, and advantages of the inventive concept will become apparent from the following detailed disclosure, from the appended claims, and from the drawings. Features described in connection with one embodiment may also be incorporated in other embodiments, and the advantages of such features are applicable to all embodiments in which the feature is incorporated.
開示されたデバイス、方法、及びシステムの上記の及び追加の目的、特徴、及び利点は、添付の図面を参照して、デバイス、方法、及びシステムの実施形態の以下の例示的且つ非限定的な詳細な説明を通してよりよく理解されるであろう。図に示されているように、レイヤ及び領域のサイズは、例示の目的で誇張されている場合があり、斯くして、本発明の実施形態の一般的な構造を例示するために提供されている。同様の参照数字は、全体を通して同様の要素を指す。
本発明は、本発明の現在好ましい実施形態が示されている添付図面を参照して、以下にさらに完全に述べられる。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書で述べられている実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、徹底性及び完全性のために提供されており、本開示の範囲を当業者に完全に伝える。 The invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which presently preferred embodiments of the invention are shown. This invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided for thoroughness and completeness, and will fully convey the scope of this disclosure to those skilled in the art.
最初に図1を参照すると、オプティカルディテクタ100の断面図が示されている。オプティカルディテクタ100は、フォトディテクタ101を含む。フォトディテクタ101は、フォトディテクタ平面002に直交する中心平面001に位置する中心軸102を有する。オプティカルディテクタ100はさらに、第1のレンズセグメント131及び第2のレンズセグメント132を有するレンズ103を含む。レンズセグメント131及び132は、中心軸102で分けられる。レンズセグメント131及び132は、それぞれ、第1の受光面133及び第2の受光面134を含み、同様に、それぞれ、第1の光出口面135及び第2の光出口面136を含む。受光面133及び134は、光出口面135及び136よりも大きい。その上、受光面133及び134は、1つ以上の到来光信号を集中させるために、それぞれ、第1の凸面及び第2の凸面を少なくとも部分的に有する。
Referring first to FIG. 1, a cross-sectional view of an
光出口面135及び136は、フォトディテクタ101と光学的に接触している。
Light exit surfaces 135 and 136 are in optical contact with
レンズ103は、レンズ視野003を有する。第1のレンズセグメント131及び第2のレンズセグメント132は、それぞれ、セグメント化視野137及び138を含む。セグメント化視野137及び138は、レンズ視野003のサブセットを含む。セグメント化視野137及び138は実質的に異なるが、中心軸102の周りにオーバーラップする視野領域004を有する。視野間のオーバーラップの程度を変える一つのやり方は、レンズセグメントの受光面を修正することによってもよい。
図2は、オプティカルディテクタ100の動作を断面図で示している。あるアプリケーションについて、フォトディテクタ平面002の法線方向以外の異なる方向から入射する到来光信号に対して、強化された受光ケイパビリティ(enhanced light reception capability)を実現することが望まれる可能性がある。例えば、これは、オプティカルディテクタを含むエンドポイントデバイスがアクセスポイントの直下にないことがほとんどの場合である光ワイヤレス通信に関連する可能性がある。それゆえ、ゼロ入射角よりも大きな入射角(入射角801は、到来光信号の斜め方向802と中心軸102との間の囲まれた角度によって定義される)から生じる到来光信号を検出するために、レンズの集光係数(light concentration factor)を増加させる等、ゲインを増加させることは有益である。フォトディテクタ平面002に垂直であり、中心軸102に平行である法線方向803から生じる光信号については、直接視野及びアクセスポイントとエンドポイントとの間の最短距離に起因して光信号が十分な強度を有し得るため、集光係数は犠牲にされてもよい。本発明によれば、レンズセグメント131及び132の受光面133及び134は、それぞれ、0度よりも大きい入射角に対する集光係数の増加を達成するように修正されることができ、入射角は、到来光信号の方向と中心軸102との間の囲まれた角度によって定義される。
FIG. 2 shows the operation of the
図2において、第1のレンズセグメント131の第1の受光面133は、少なくとも部分的に、第1の凸面を有する。非一定の曲率を有する(with non-constant curvature)第1の凸面は、第1の表面点において第1の最小曲率半径051を有する。第1の線055は、第1の最小曲率半径051の第1の表面点において第1の凸面に垂直であり、中心軸102まで延ばされることができる。第1の線055は、中心軸102と、0度よりも大きい第1の角度053を囲む。同様に、中心軸102と第2の線056とによって囲まれる第2の角度054は、0度よりも大きく、第2の線056は、第2の最小曲率半径052の第2の表面点において第2の凸面に垂直であり、中心軸102まで延びる。第1及び第2の最小曲率半径051及び052は、それぞれ、仮想円005によって定義される。図2において、第1の角度053及び第2の角度054は同じである。それゆえ、第1の受光面133及び第2の受光面134は、中心軸102で分けられる互いの鏡像である。レンズセグメント131及び132は対称であり、回転対称でもあると考えられることができる。
In FIG. 2, the first light-receiving
到来光信号の斜め方向802は、第2の線056と一致して示されている。それゆえ、第2の受光面134の第2の凸面は、本質的に、光入射角が0度よりも大きい斜め方向802からの到来光信号に面する(face)ように構成される。その結果、レンズ103の集光特性は、斜め位置から生じる光に対して少なくとも実質的に高くなる。なぜなら、法線方向803から生じる到来光信号は、中心平面001に隣接する第1の受光面133及び第2の受光面134の部分が実質的に凹状であるため、より少ない集光を経験するからである。それゆえ、受光面133及び134は、(法線方向に生じる)軸上到来光よりも(斜め方向に生じる)軸外到来光に対してより大きなゲインを提供するように適合される。その結果、オプティカルディテクタ100は、より大きな入射角から生じる信号に対して感度が向上するという特性を有する。
A
図3では、オプティカルディテクタ100の断面図が示されており、レンズセグメント131及び132は、光アイソレータ104によって互いに部分的に光学的にアイソレートされている。光アイソレータ104はエアギャップ141であり、中心平面001の周りに対称的に配置されている。第1の受光面133及び第2の受光面134は、それぞれ、図1及び図2に示されたものと同様の特性を有する。フォトディテクタ101は、中心軸102の周りに構成される第1のフォトディテクタセグメント121及び第2のフォトディテクタセグメント122を含む。第1のレンズセグメント131は、第1のフォトディテクタセグメント121と光学的に接触しており、同様に、第2のレンズセグメント132は、第2のフォトディテクタセグメント122と光学的に接触している。
In FIG. 3, a cross-sectional view of
比較的高い入射角において、到来光信号は、関連するフォトディテクタセグメントに完全に集中されない可能性があり、それゆえ、エアギャップ141に到達する可能性がある。エアギャップ141は、近隣のフォトディテクタセグメント上の光信号の少なくとも部分的な透過を可能にするように設計されてもよい。エアギャップ141は、受光レンズセグメントに関連する(複数の)フォトディテクタセグメントへ実質的な光信号を反射するように設計されてもよい。それゆえ、フォトディテクタによって受けられる光の慎重な精査(careful examination)及び異なる光入射角に対する部分透過率を知ることにより、入射光信号の発信方向のロバストな決定が可能である。レンズセグメントが反射材料によって互いに完全に光学的にアイソレートされる場合、到来光信号の発信方向の決定は可能であり得る。オプティカルディテクタ100がアクセスポイントからの光信号を検出及び復調するものとして使用されることが望まれる場合、光アイソレータ104又はエアギャップ141は、限定された光透過率を有するように設計されてもよい。例えば、入射角に依存して、光アイソレータ104又はエアギャップ141を通る光透過は、光アイソレータ104又はエアギャップ141に衝突する光の10%を超えないようにしてもよい。より好ましくは、光アイソレータ104又はエアギャップ141に衝突する光の5%が透過されることを可能にしてもよい。
At relatively high angles of incidence, the incoming optical signal may not be completely focused on the associated photodetector segment and therefore may reach the
図4(a)及び(b)は、光アイソレータ104の代替例によるオプティカルディテクタ100の断面を示している。図4は、図1~3に示され、関連するテキストで述べられている特徴、要素及び/又は機能を含むことに留意されたい。したがって、理解を高めるために、当該図及びこれらに関連する記述も参照される。図1~4における同じ参照数字は、同じ又は類似の機能を有する、同じ又は類似の構成要素を示している。
4(a) and (b) show cross-sections of an
図4(a)において、レンズセグメント131及び132は、エアギャップ141によって隔てられている。レンズセグメント131及び132に面するエッジ面147は実質的に平坦であり、恐らくはコーティングの形態の、少なくとも部分的に透過性の材料142を含む。エアギャップ141及び少なくとも部分的に透過性の材料142は一緒に光アイソレータ104を表してもよい。エアギャップ141の幅及び少なくとも部分的に透過性の材料142の選択によって、光アイソレータ104を通る光の透過の調整が可能である。少なくとも部分的に透過性の材料142は、反射特性を有する薄い金属フィルム又は誘電体フィルム(例えば、SiO2、SiNx、TiO2、及びAl2O3)のいずれか又は組み合わせであってもよい。
In FIG. 4(a),
図4(b)において、光アイソレータ104は、隣接するレンズセグメント131及び132間に位置する少なくとも部分的に透過性の材料143によって表されている。少なくとも部分的に透過性の材料143は、完全反射性又は部分的透過性であるように選択されてもよい。
In FIG. 4(b), the
図5は、図3に類似するオプティカルディテクタ100の断面図を示している。図5は、図1~4に示され、関連するテキストで述べられている特徴、要素及び/又は機能を含むことに留意されたい。したがって、理解を高めるために、当該図及びこれらに関連する記述も参照される。図1~5における同じ参照数字は、同じ又は類似の機能を有する、同じ又は類似の構成要素を示している。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of an
図5において、レンズ103は、フォトディテクタ101のエッジの周りにレンズエッジ面149を有する。レンズエッジ面149は、部分的な被覆を有する。レンズエッジ面149は、フォトディテクタ平面002に直交するように示されている。部分的な被覆は、吸収性又は反射性であることができる外側部分150及び反射性であることができる内側部分151を有する。内側部分151の反射性の性質は、レンズ103によってフォトディテクタ平面002に集束されることができない高入射角からの到来光の折り返しを可能にする。部分的な被覆は、レンズエッジ面上に構成されるメタルシート又は反射コーティングによって達成されてもよい。オプティカルディテクタ100の代替例で、レンズエッジ面149は、いかなる形態の被覆も有さなくてもよい。また、レンズエッジ面は、図1~4に示されるようにフォトディテクタ平面002に直交しなくてもよい。
In FIG. 5,
図6(a)、(b)、及び(c)は、それぞれ、レンズセグメント131及び132の受光面133及び134の様々な構成によるオプティカルディテクタ100の断面を示している。図6は、図1~5に示され、関連するテキストで述べられている特徴、要素及び/又は機能を含むことに留意されたい。したがって、理解を高めるために、当該図及びこれらに関連する記述も参照される。図1~6における同じ参照数字は、同じ又は類似の機能を有する、同じ又は類似の構成要素を示している。
6(a), (b), and (c) show cross-sections of
図6(a)において、中心平面001に隣接する第1の受光面133及び第2の受光面134は、実質的に平坦であることが示されている。一方、第1の受光面133は、部分的に、仮想円005の一部である第1の最小曲率半径051を有する第1の凸面を有する。これに関して、第2の受光面134は、鏡面対称であることが示されている。第1の角度053は、中心軸102と第1の線055とによって囲まれ、約40度であることが示されている。図6(b)及び(c)において、受光面133及び134は、凸面の異なる構成を含むことが示され、第1の角度053及び第2の角度054は同じであり、約15度~20度程度であることも示されている。中心平面001に隣接する第1の受光面133及び第2の受光面134の部分は、接線が中心平面001及びフォトディテクタ平面002と交差するように延ばされることができるようにフォトディテクタ平面002に向かってカーブするように構成されている。それゆえ、法平面に直交する到来光は、図6(a)に示される構成と比較してかなり弱く集光される。
In FIG. 6(a), the first light-receiving
図7は、より大きな角度からの到来光信号を検出するための感度を高めたオプティカルディテクタ100を含む光ワイヤレス通信デバイス200を概略的に示している。図7は、図1~6に示され、関連するテキストで述べられている特徴、要素及び/又は機能を含むことに留意されたい。したがって、理解を高めるために、当該図及びこれに関連する記述も参照される。図1~7における同じ参照数字は、同じ又は類似の機能を有する、同じ又は類似の構成要素を示している。
FIG. 7 schematically depicts an optical
光ワイヤレス通信デバイス200はさらに、フォトディテクタセグメント121及び122からそれぞれディテクタ信号007及び008を受信するように構成される信号プロセッサ201を含む。信号プロセッサ201は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は1つ以上のコンパレータであってもよい。ここで、ディテクタ信号は、フォトディテクタセグメントによって測定された検出信号のパワー又は振幅として定量化されることができる。通信目的のために、高周波変調が使用される。それゆえ、ハイパスフィルタ204が、信号プロセッサ201によって受信される前にディテクタ信号007及び008をフィルタリングするために使用される。ハイパスフィルタ204は、1MHz以上の信号を通過させてもよい。ディテクタ信号007及び008からデータ又は情報を抽出するには、復調が必要とされる。信号プロセッサ201は、ディテクタ信号007及び008から、復調及びデータ又は情報を抽出するためにどのフォトディテクタセグメント121、122が使用されてもよいかを決定してもよい。それゆえ、信号プロセッサ201は、復調デバイス206による復調のためにいずれか一方又は両方のディテクタ信号007、008を選択してもよい。潜在的に、オプティカルディテクタ100を含む光ワイヤレス通信デバイス200は、マルチインプットシングルアウトプット(MISO)及びマルチインプットマルチアウトプット(MIMO)システムをサポートする。復調された信号207は、オプティカルディテクタ100によって受信されたダウンリンク信号であることができる。同様の原理は、1つのセグメントのみを有するフォトディテクタにも当てはまるが、この場合、信号プロセッサ201は、復調のためにディテクタ信号を単に通過させてもよい。この場合、単一のセグメントを有するフォトディテクタにとって、ディテクタ信号007及び008は同じであるため、信号プロセッサは、ディテクタ信号を比較する必要はない。
Optical
図8は、到来光信号の方向を決定するためのオプティカルディテクタ100を含む光ワイヤレス通信デバイス200を概略的に示している。図8は、図1~7に示され、関連するテキストで述べられている特徴、要素及び/又は機能を含むことに留意されたい。したがって、理解を高めるために、当該図及びこれに関連する記述も参照される。図1乃至8における同じ参照数字は、同じ又は類似の機能を有する、同じ又は類似の構成要素を示している。
FIG. 8 schematically depicts an optical
光ワイヤレス通信デバイス200はまた、入射光ビームの方向を決定するために使用されるディテクタ信号007及び008をフィルタリングするためのローパスフィルタを含んでもよい。ローパスフィルタリングされた信号によってフィルタリングされたディテクタ信号007及び008は、ディテクタ信号007及び008を比較するように構成される信号プロセッサ201によって受信される。この比較のベースは、ディテクタ信号007及び008のフラクションであることができる。フラクションの一例は、フォトディテクタセグメントによって検出された信号の大きさを、すべてのフォトディテクタセグメントからのディテクタ信号の大きさの合計で割ったものであることができる。ディテクタ信号007及び008のフラクションを比較することにより、到来光信号の方向が決定されることができる。レンズセグメント131及び132間のエアギャップと同様の光アイソレータ104は、光クロストークを促進することができる。信号プロセッサ201は、ロバストな直接検出のために、様々な入射角に対する光アイソレータ104を介す透過率も考慮してもよい。ディテクタ信号の低周波数応答の最大フラクションが、どのフォトディテクタセグメントから通信信号が抽出されるべきかを決定するために使用されてもよく、斯くして、通信信号増幅のための単一のトランスインピーダンスアンプ(TIA)のみが使用されてもよい。
Optical
代替的に、異なるフォトディテクタセグメントからハイパスフィルタを通過した光通信信号が、入射ビームの方向を決定するために使用されることもできるが、これは、高周波増幅特性を有する複数のトランスインピーダンスアンプを必要とする。 Alternatively, high-pass filtered optical communication signals from different photodetector segments can be used to determine the direction of the incident beam, but this requires multiple transimpedance amplifiers with high frequency amplification characteristics. shall be.
(複数の)アクセスポイント又は(複数の)エンドポイントの相対的な向きを決定するために、フォトディテクタの帯域幅は、いっそう高い感度を可能にするために到来光信号の帯域幅の10%以下であることができる。好ましくは、方向センサにおけるフォトディテクタの3dB周波数帯域幅は、高変調周波数で到来光信号を検出するために使用される信号センサにおけるフォトディテクタのものの10%未満であることができる。<1%、さらには<0.1%等、さらに低くてもよい。光ワイヤレス通信信号が例えば100MHzまで変調される場合、方向検出は、1MHz、ましては100kHzにおいてローパスフィルタリングされる信号で行われてもよい。近直流(DC)信号もフィルタリングアウトされる必要があり得るので、方向検出のために、代替的に、1kHz~100kHzのバンドパスフィルタが使用されてもよい。 To determine the relative orientation of the access point(s) or endpoint(s), the bandwidth of the photodetector should be less than 10% of the bandwidth of the incoming optical signal to allow even higher sensitivity. Something can happen. Preferably, the 3 dB frequency bandwidth of the photodetector in the direction sensor can be less than 10% of that of the photodetector in the signal sensor used to detect incoming optical signals at high modulation frequencies. It may be even lower, such as <1% or even <0.1%. If the optical wireless communication signal is modulated to, for example, 100 MHz, direction detection may be performed with the signal low-pass filtered at 1 MHz, or even 100 kHz. Alternatively, a 1 kHz to 100 kHz bandpass filter may be used for direction detection, as near direct current (DC) signals may also need to be filtered out.
図8(a)において、光ワイヤレス通信デバイス200はまた、エミッタ視野225内で調整可能であるエミッション方向に光信号221を発するように構成される光信号エミッタ202を含む。送信光信号221のビームは狭くすることができる。例えば、光信号エミッタ202は、レンズ視野003の60%未満、好ましくは30%未満、最も好ましくは15%未満に範囲が定められる立体角で発するように構成されてもよい。光信号エミッタ202を制御するように構成されるコントローラ203が、光ワイヤレス通信デバイス200に存在する。光信号エミッタ202の制御には、エミッション方向の調整、及び基本エミッタ特性の制御(例えば、強度、変調周波数、及び波長調整)が含まれてもよい。また、コントローラ203は、アクセスポイントに接続されるネットワーク又はエンドポイントデバイスからそれぞれダウンリンク信号又はアップリンク信号205を受信し、これを光ワイヤレス通信に適合するように変換することを担ってもよい。
In FIG. 8(a), optical
上述したオプティカルディテクタ100及び光通信デバイス200は、複数の到来光信号の発信元(origin)を決定するために好適に用いられてもよい。図8(b)に示されるように、この特徴は、複数の光通信リンクが確立されることができるように、2つの送信光信号221及び222を発するように構成される光信号エミッタ202を制御するために活用されることができる。したがって、アクセスポイント又はエンドポイントとの高スループットマルチインプットマルチアウトプット(MIMO)システムを維持するために、複数の調整可能な狭ビームを有する光信号エミッタ202を制御できることは有益である。図8(b)に示されるように、エミッション方向において2つの送信光信号221及び222は、エミッタ視野225内で独立に調整可能である。
The
ここで上述したすべての構成のオプティカルディテクタ100は、光ワイヤレス通信システムからのエンドポイント又はアクセスポイントデバイスでの使用に適し得ることを理解されたい。オプティカルディテクタ100の目的は、光信号を検出する、及び/又は、ソース若しくはアクセスポインロケーションを決定することであってもよい。
It should be appreciated that all configurations of
信号プロセッサ201は、コントローラ203に通信可能に接続される。到来光信号から信号プロセッサ201によってアクセスポイントの方向が決定されると、信号プロセッサ201は、アクセスポイント又はエンドポイントとの通信を確立するためにエミッション方向を調整するためにコントローラ203と通信してもよい。図8において、オプティカルディテクタ100の役割は、(複数の)アクセスポイント又はエンドポイント位置をロバストに分離するために到来光信号の方向を決定すること、すなわち、方向センサであり、最終的には、狭ビームを発する光信号エミッタの制御を容易にすることである。
図9は、到来光信号を検出するためのオプティカルディテクタ100と、到来光信号の方向を決定するための方向センサ900とを含む光ワイヤレス通信デバイス200を概略的に示している。図9は、図1~8に示され、関連するテキストで述べられている特徴、要素及び/又は機能を含むことに留意されたい。したがって、理解を高めるために、当該図及びこれに関連する記述も参照される。図1乃至9における同じ参照数字は、同じ又は類似の機能を有する、同じ又は類似の構成要素を示している。
FIG. 9 schematically depicts an optical
図9において、方向センサ900は、到来光信号の方向を決定するために使用される光学要素901及びセグメント化ディテクタ902を含む。光学要素901は、結像又は非結像オプティクスであることができる。方向ディテクタについては、当該技術分野における様々な既知の構成が考慮されてもよい。センサ信号903及び904は、ローパスフィルタ220を通過し、信号プロセッサ201によって受信される。信号プロセッサ201は、センサ信号903及び904の比較に基づいて方向を決定するように構成される。図7と同様に、オプティカルディテクタ100は、最終的にデータ又は情報を抽出するために使用される、感度を高めた大きな入射角由来の光信号を検出するために使用される。
In FIG. 9,
上述した実施形態は本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計できることに留意されたい。特許請求の範囲において、括弧内に置かれた参照符号はいずれも、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「含む」及びその活用形の使用は、請求項に記述されたもの以外の要素又はステップが存在することを排除するものではない。要素に先行する冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数のそのような要素が存在することを排除するものではない。 It is noted that the embodiments described above are illustrative rather than limiting, and that those skilled in the art can design many alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims. In the claims, any reference signs placed between parentheses shall not be construed as limiting the claim. Use of the verb "comprise" and its conjugations does not exclude the presence of elements or steps other than those stated in a claim. The article "a" or "an" preceding an element does not exclude the presence of a plurality of such elements.
特定の特徴が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。上述した様々な態様は、追加の利点を提供するために組み合わされてもよい。さらに、当業者は、2つ以上の実施形態が組み合わされてもよいことを理解するであろう。 The mere fact that certain features are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these features cannot be used to advantage. The various aspects described above may be combined to provide additional benefits. Furthermore, those skilled in the art will understand that two or more embodiments may be combined.
Claims (10)
フォトディテクタ平面に直交する中心平面に位置する中心軸を有するフォトディテクタと、
前記中心平面で分けられる第1のレンズセグメント及び第2のレンズセグメントを有するレンズと、
を含み、
前記フォトディテクタは、前記中心軸の周りに構成される第1のフォトディテクタセグメント及び第2のフォトディテクタセグメントを含み、
前記第1のレンズセグメントは、第1の受光面及び第1の光出口面を含み、前記第1の光出口面は、前記フォトディテクタに面しており、
前記第2のレンズセグメントは、第2の受光面及び第2の光出口面を含み、前記第2の光出口面は、前記フォトディテクタに面しており、
前記第1の受光面は、非一定の曲率を有する第1の凸面を含み、前記第1の凸面は、第1の表面点において第1の最小曲率半径を有し、
前記第2の受光面は、非一定の曲率を有する第2の凸面を含み、前記第2の凸面は、第2の表面点において第2の最小曲率半径を有し、
前記第1のレンズセグメント及び前記第2のレンズセグメントは、前記第1及び第2のレンズセグメント間のエアギャップによって互いに少なくとも部分的に光学的にアイソレートされ、前記第1のレンズセグメント及び前記第2のレンズセグメントは、前記中心軸の周りに位置付けられ、互いに向かい合う実質的に平坦なエッジ面を有し、前記エッジ面は、少なくとも部分的に透過性の材料を含み、
前記中心軸及び第1の線によって囲まれる第1の角度は、0度よりも大きく、前記第1の線は、前記第1の表面点において前記第1の凸面に垂直であり、前記中心軸まで延び、
前記中心軸及び第2の線によって囲まれる第2の角度は、0度よりも大きく、前記第2の線は、前記第2の表面点において前記第2の凸面に垂直であり、前記中心軸まで延びる、オプティカルディテクタ。 An optical detector for receiving incoming optical signals from multiple directions, the optical detector comprising:
a photodetector having a central axis located in a central plane perpendicular to the photodetector plane;
a lens having a first lens segment and a second lens segment separated by the central plane;
including;
The photodetector includes a first photodetector segment and a second photodetector segment configured around the central axis,
the first lens segment includes a first light receiving surface and a first light exit surface, the first light exit surface facing the photodetector;
the second lens segment includes a second light receiving surface and a second light exit surface, the second light exit surface facing the photodetector;
The first light-receiving surface includes a first convex surface having a non-constant curvature, the first convex surface having a first minimum radius of curvature at a first surface point,
the second light-receiving surface includes a second convex surface having a non-constant curvature, the second convex surface having a second minimum radius of curvature at a second surface point;
The first lens segment and the second lens segment are at least partially optically isolated from each other by an air gap between the first and second lens segments; two lens segments are positioned about the central axis and have mutually opposing substantially planar edge surfaces, the edge surfaces comprising an at least partially transparent material;
a first angle subtended by the central axis and a first line is greater than 0 degrees; the first line is perpendicular to the first convex surface at the first surface point; It extends to
a second angle subtended by the central axis and a second line is greater than 0 degrees, the second line is perpendicular to the second convex surface at the second surface point, and the second angle is greater than 0 degrees; Optical detector that extends up to
第1のフォトディテクタセグメント及び第2のフォトディテクタセグメントによってそれぞれ生成される複数のディテクタ信号を受信するように構成される信号プロセッサと、
復調デバイスと、
を含む、光ワイヤレス通信デバイスであって、
前記信号プロセッサは、前記複数のディテクタ信号のうちの少なくとも1つを選択するように構成され、
前記復調デバイスは、データを抽出するために前記複数のディテクタ信号のうちの少なくとも1つを復調するように構成される、光ワイヤレス通信デバイス。 The optical detector according to claim 1;
a signal processor configured to receive a plurality of detector signals respectively generated by the first photodetector segment and the second photodetector segment;
a demodulation device;
An optical wireless communication device comprising:
the signal processor is configured to select at least one of the plurality of detector signals;
An optical wireless communication device, wherein the demodulation device is configured to demodulate at least one of the plurality of detector signals to extract data.
調整可能であるエミッション方向に送信光信号を発するように構成される光信号エミッタと、
前記光信号エミッタを制御するように構成されるコントローラと、
を含み、
前記信号プロセッサは、前記複数のディテクタ信号の比較によって到来光信号の方向を決定するように構成され、
前記信号プロセッサは、前記到来光信号の方向に基づいて前記光信号エミッタのエミッション方向を調整するために前記コントローラに通信可能に接続される、請求項8に記載の光ワイヤレス通信デバイス。 The optical wireless communication device further includes:
an optical signal emitter configured to emit a transmitted optical signal in an emission direction that is adjustable;
a controller configured to control the optical signal emitter;
including;
the signal processor is configured to determine the direction of an incoming optical signal by comparing the plurality of detector signals;
9. The optical wireless communication device of claim 8, wherein the signal processor is communicatively connected to the controller to adjust the emission direction of the optical signal emitter based on the direction of the incoming optical signal.
調整可能であるエミッション方向に送信光信号を発するように構成される光信号エミッタと、
前記光信号エミッタを制御するように構成されるコントローラと、
光学要素及びセグメント化ディテクタを含む方向センサと、
を含み、
前記信号プロセッサは、セグメント化フォトディテクタによって生成される複数のセンサ信号の比較によって到来光信号の方向を決定するように構成され、
前記信号プロセッサは、前記到来光信号の方向に基づいて前記光信号エミッタのエミッション方向を調整するために前記コントローラに通信可能に接続される、請求項8に記載の光ワイヤレス通信デバイス。 The optical wireless communication device further includes:
an optical signal emitter configured to emit a transmitted optical signal in an emission direction that is adjustable;
a controller configured to control the optical signal emitter;
a direction sensor including an optical element and a segmented detector;
including;
the signal processor is configured to determine the direction of an incoming optical signal by comparing a plurality of sensor signals generated by a segmented photodetector;
9. The optical wireless communication device of claim 8, wherein the signal processor is communicatively connected to the controller to adjust the emission direction of the optical signal emitter based on the direction of the incoming optical signal.
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